浙师大“教育振兴行动计划”丽水小学科学教师培训 [复制链接]

讲座主题：科学本质与探究性学习问题

主讲人：陈秉初（浙江师范大学教师教育学院）

时间：2010年7月11日上午

主要内容

笔记备注

说在前面的话：小学的重点是学习习惯（包括学习兴趣）和学习方法，而小学1-3年级是最好的元认知时期。不在于作业量的多少，而应该学会回顾和反思，比如今天学了些什么。

关于探究性学习

科学教学中的探究性学习

关于探究性学习的评价

一、关于探究性学习

1、什么是科学

2、科学的本质

3、什么是科学探究

4、什么是探究性学习

什么是科学

科学是揭示自然现象的本质、运动规律的诸学科的总称。（中华大字典）

科学是人们认识自然的过程中所积累的知识的总和。

科学是人民正确认识自然的方法。

科学是人民为揭示自然现象的本质和规律而进行的探索与研究活动。是适应自然、利用自然、与自然和谐共存的一种方法与手段。（陈秉初）

科学是宗教。

文化=文明和开化，常用表格中的文化程度填写其实是个误区。

自然辨证法是总纲

科学的本质

科学是揭示自然现象的本质、运动规律的诸学科的总和

1、知识本质观

科学是人民认识自然的过程中所积累的知识的总和，科学的本质是科学知识。科学知识是客观的，所以是绝对真理。

知识来自纯粹的客观观察，在经由科学方法得到科学知识或理论。

培根的归纳法=科学方法

知识是人类认识的结果，是在实践的基础上 又经过实践检验的对孔感实际的反映。（客观的，人们认识与否都存在的规律）

代表人物：布鲁纳、鲁宾逊、维斯特威

2、探究本质观

科学是人民正确认识自然的方法。科学的本质是科学探究。

知识是客观事物的属性与联系的反映，是客观事物在人脑中的主观映象（否认知识的客观性）

科学是探究自然的思考方式、科学是一种探究的方式。

科学知识是暂时的、动态性的。

代表人物：波普尔、库恩、纳斯鲍姆

归纳法：用开放的眼光观察事物，寻找共同属性，对共同属性作出解释，对解释举行论证……

探究本质观对探究性学习的指导

1、科学概念都不是最终真理，在原则上都要进行改进。但一些基本概念已经经过大量实验证实，在未来不可能有大的变化。

2、科学家通过观察、实验、理论模型、数学模型来构建和检验对自然界的解释。当遇到与已有的解释不一致的实验证据时，就要改变对自然界的解释。

3、当缺乏大量证据时，科学家对同一个自然现象作出不同的解释是正常的，对同一证据（数据）作出不同的解释也是正常的。但是，科学家会努力消除这种分歧。

4、对已经公布的科学研究成果加以评价，包括审查过程、检验证据、找出错误推理，对同样的观察结果提出不同的解释，是科学探究的任务。

科学家是强烈的怀疑论者。

科学研究允许存在不同的意见，欢迎争论。

什么是科学探究

如何认识科学探究

1、“发现并报告”客观物质世界的规律性为目的和任务

科学探究是追求客观真理的神圣事业

前人“发现”的知识是不可质疑的“客观”真理

19世纪末第一次科学革命，哥白尼的“日心说”、牛顿的物体运动三大定律、达尔文的《物种起源》

2、科学家的真实报告并不是完全反映客观事物的规律性

科学家的兴趣、对世界的基本看法、社会背景、生活和科研经验、研究条件、思维习惯等都会影响他们的结论

一个理论或定律有“适应范围的局限性”问题

新理论的出现及其对旧理论的冲击不是简单的“谁对谁错”“谁替代谁”

3、科学知识不可能是对客观物质世界的真实反映

科学不是追求真理的过程，而是人们寻找合理解释对客观物质世界内在规律性的过程（不断地逼近真理）

两中不同的科学探究

1、稳态的探究

在一定的科学原理指导下，利用某种常规的研究方法，发现并积累关于某个问题或现象的科学知识的过程。

前提：指导探究实践的科学原理本身被认为是正确无误的。

2、动态探究

探究的目的是发明一种与传统认识或做法不同的新概念、新方法、新理论体系。

没有现成的科学原理或方法作为探究实践的依据或可以效仿的先例。

探究规程常常出现在稳态探究遇到问题的时候

利用现有的理论或方法不能解决问题的时候

更具有开放性和创新性的特点

稳态的探究就是我们平时说的验证性实验。

什么是探究性学习

（1）利用探究的形式进行科学内容的教学活动

（2）旨在帮助学生理解科学过程的探究特征的教学

（3）利用探究的形式进行科学内容的教学，从而使学生更好地理解科学过程的探究特征。

探究性学习法的起源

1、古代教育代表：

苏格拉底（公元前469-前399），“产婆术”，教师是知识的产婆，学生在教师不断的设问、硬气冲突中，通过辩论来得到知识。

柏拉图（公元前427-347），学生分类教育。

一般管理工作——绝对真理的知识与教条、虔诚的态度

统治阶层的接班人——探究式教学，对知识和真理的质疑、补充、完善。

2、近代教育代表：

杜威（做中学）、布鲁纳（建构主义理论）、施瓦布（《探究式科学教学》）

三种探究性教学的形式

1、特别开设的课程

题目比较广泛，设计的知识综合性强，多以研究课题的形式出现，教学活动包括课内和课外，时间通常需要数周。

包括学生对子课题的确定、开题报告的撰写、到研究方法的选择、数据处理、研究结果汇报、评价等过程。

教师起着十分重要的组织、协调、指导和支持作用。

形式上与科学家的探究过程有一定的相似之处。 “完整的探究”

2、按照常规开设的学科课程

探究活动的题目比较小，涉及的科学知识比较简单，活动多是随堂进行（或在实验室内进行），时间1-2节课，探究的结果一般是教师事先设计好的（或科学界已有统一认识）。

3、课外、校外开展的各类教育活动

探究活动的灵活性更大，探究的许多问题没有现成的答案，有失败的可能更加接近科学家的探究

1、3为动态的探究，2为稳态的探究。

探究性教学的共同特点

A 注意选取与学生日常生活密切相关的科学内容作为探究活动的载体，充分体现科学、技术、社会之间的辩证关系。

B活动形式都是学生亲身参与手脑并用的小型科学探究为主

C组织过程强调学生对探究过程要素的体验与理解

探究性学习要有可探究的内容，不要为了探究而探究。

如：岩石的风化。

对探究性学习中若干现象的批判或说明

1、“动手做科学”或“让学生亲身体验科学探究的过程”不是判断探究性学习的依据。

依据是：了解科学过程的特征和本质，发展逻辑思维和批判性思维能力，对科学的开放态度、创新精神，严谨的科学实证精神。（要不要探究性教学？）

2、科学探究切忌模式化。 “口号+统一模式”是关于科学知识和过程的新教条，是比传统教条式教学更加值得怀疑和无用的教条（施瓦布）。（如何进行探究性教学？）

3、利用分析科技文章进行探究性教学

1962年施瓦布提倡科学教学中组织学生分析和讨论科技（或科普）文章进行探究活动，（如何解决探究的条件、时间、设备、场所？）

针对的问题：探究目的？探究工作？研究方法？研究结果？研究结论？如何得出结论？结论的可信度？有没有新观点？

探究性教学强调一种思想方法或思维方式（陈秉初）

“利用分析科技文章进行探究性教学”是一种较高效率的探究学习方式。

二、小学科学中的探究性学习

学科特点决定探究性学习的有效性

学生的全面发展需要探究性学习

新课程标准倡导探究性学习

小学科学课程标准中的探究性学习

科学探究是科学学习的中心环节

探究使学生体验探究的乐趣,获得自信,形成正确的思维方式,区别科学与非科学

促进学生学习方法的改变

引导学生主动参与探究过程，勤于动手动脑，亲自实践,在感知、体验的基础上，内化形成探究的能力

要求不高，根据年龄特征，由扶到放，逐步培养

针对探究性学习的建议

探究活动要有明确的教学目标

探究要有值得探究的问题或研究任务

探究要有民主的师生关系和实事求是的课堂氛围

探究性学习不是唯一的学习方式

核心思想：有利于学生掌握教学目标，就是好方法。不在于这该方法是否时髦。

探究性学习的组织

1、探究内容的性质和教学目标

2、创造适宜学生进行探究性学习的良好条件

 [1]科学探究需要充足的时间保证

 [2]科学探究需要适宜的活动空间

 [3]科学探究需要必要的物质条件

3、引导全体学生积极参与各种探究活动

 [1]从“已知”到“未知”，明确探究的任务

 [2]感性学习材料，创设问题情境

 [3]转换题材，引出探究的问题

 [4]利用背景材料，作出假设和推断

 [5]设计探究方案，从理论或实践上检验假设

 [6]加工整理信息资料，得出科学结论

 [7]组织学生进行交流，教师总结

讲座主题：教育论文的撰写

主讲人：陈秉初（浙江师范大学教师教育学院）

时间：2010年7月11日下午

主要内容

笔记备注

教育论文的界定

必须是首次公布(正式出版发行,第一次出版发行)

与同行进行交流

使同行能够评价:

1、结果的正确性

2、重复或模仿（推广与应用）

3、结论的逻辑性与合理性

从结果到结论是一个推理的过程，这个过程要符合逻辑。

论文选题问题

研究真问题（必需性原则）

贴近基础教育改革（一条研究的主线）

针对教育与教学中的实际问题（教学的效率）

研究小问题（小题大做）

研究区域性问题（地方性教学问题）

如：提高课堂教学的效率的研究。

如：教学的真问题——从提问到追问。

教学论文的基本格式

1、题目

2、作者与单位

3、摘要与关键词

4、引言（目的与意义，为什么？）

5、研究内容与方法（怎么做？）

6、结果与分析（是什么？）

7、结论或讨论（交流的内容、作者的观点）

8、参考文献

例：《留在青山在不怕没柴烧》——哲学问题，不合适。

题目要让读者一看就懂、知道，不要搞虚幻的题目。

摘要相当于论文的中心思想。“关于……的研究”“初探”“系统全面的调查”都不需要。

论文写作中的问题

1、论文的长短

2、语句、语法

3、口语化

4、逻辑性问题（思路的连续性）

5、实事求是，直述（假设与推理）

6、辩证的论述（过急性语言、绝对化、批判文章）

一般：2000字左右。

“笔者认为”、“ 也就是说”都不需要。

论文写作中的其他问题

1、真实性（抄袭与拼凑）

2、言而有物、有事（空洞无物、空话连篇）

3、系列化、特色（急功近利）

4、严肃性（一稿多投或改头换面）

5、审稿费、版面费与稿费

6、评奖与发表

7、熟人

讲座主题：教育研究方法

主讲人：王锋青（浙江师范大学）

时间：2010年7月12日上午

主要内容

笔记备注

“教育研究”早已成为教育工作的一部分。从某种意义上说，今天的教育在一定程度上也是教育研究的结果。

所以，关注教育研究就是关注教育本身，参与教育研究就是投身教育的理论探索和实践活动。教育研究不是教育工作的额外任务，它本身就是一项严谨的教育工作。

一、教育研究的意义

1、教育活动可以说是与人类文明同步发展的，学校教育在我国也已有3千年的历史了。

总的来说，古代教育基本上是经验性教育，教育活动的内容和形式变化都比较缓慢。

20世纪以后，形成了许多教育改革的理论。可以说，没有教育研究，就没有教育改革的理论；没有教育研究，就没有教育家。

孟子：恻隐之心，仁之端也，羞恶之心，义之端也，谦让之心，礼之端也。是非之心，智之端也。

2、教育研究是新时期教育工作者的必备素质

1999年6月17日，中共中央国务院发布了《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》，强调教师“要遵循教育规律，积极参与教育科研，在工作中勇于探索创新”，并把参加教育研究作为教师素质的一个必要内容，这是前所未有的。

（1）教育研究是教师专业化的要求

早在1966年，联合国教科问组织在《关于教师地位的建议》中就明确指出：教师职业是一种“专业”。

（“学者加良师”、“三人行，必有我师”）

一个合格的教师，不仅要有知识和学问，还要与教师职业相适应的品格和技能，要对教育规律和儿童成长规律有深刻的认识，还要对教育有不断思考的意识和改进教育的能力。

（2）教育研究是教育创新的要求

传统的教育工作在很大程度上是完成知识传授和行为训练的任务，但除此之外，其实教育工作者更需要启发学生的智慧，培养他们的人格。

班级授课制的利与弊：节省教育成本，非针对性、去个性化

人心不同，各如其面。

（3）教育研究是提高教育质量、形成独立教育风格的要求

随着教育的发展，教育斗争里观也在不断发生变化。从“高分压倒一切”慢慢转变到从知识、能力、情感、态度和价值观等方面来考察教育的质量，也就是说，要培养知识丰富、能力丰富、人格健全的人才。

如何才能实现这样的教育质量？

学校教育必须有所特色，没有特色就没有质量。

教师：为学生量身定做一套合适的教学方法，形成自己独立的教学风格。

二、教育研究的选题

1、选题的含义和意义

（1）选题的含义

选题，就是在对已获取的大量信息进行分析研究的基础上，提出问题，确定科学研究和论文性质的方向和目标。

它既包括选择和确定科学研究的课题，也包括选择和确定文章的题目。

（2）选题的意义

选题的过程也就是提出问题的过程，从某种意义上说，提出一个问题往往比解决一个问题更重要。

爱因斯坦：“解决一个问题也许只是数学上或者实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”

①选题决定课题的内容和主攻方向

一个好的题目，应该能够高度概括整个课题的中心内容，也就是课题要集中解决的问题。

例如：“小学生解决科学问题的策略研究”这个课题

（熊的午餐）

②选题在一定程度上决定着课题的价值

③选题决定研究的难易程度

④选题可以促进知识的深化和能力的提高

选题，就意味着发现问题和提出问题，这种发现问题和提出问题的能力，是反映一个人创造能力的标志。

通过选题，可以促进研究者积极地思考，提高思维能力；题目选定后，又可以促使研究者对所需知识进行进一步的学习和探索。

贝弗里奇在《科学研究的艺术》中指出：“一个人如果在学习过程中不曾注意到知识的空白或者不一致的地方，或者没有形成自己的想法，那么作为一个研究工作者他是前途不大的。”

2、选题的基本原则

（1）需要性原则

选题要面向实际需要，这是选题的首要原则。

这种需要主要来自2个方面：一是社会实践的需要，如教学改革实践的需要；二是学科发展本身的需要，如教育理论的开拓创新。

（2）科学性原则

“永动机”

“用超前学习法提高学生学习兴趣”

（3）可行性原则

选题要量力而为，宜实不宜空，宜专不宜泛。

（4）创新性原则

①方法创新

②内容创新

③用新方法来研究新问题

3、选题的途径

（1）在专业领域内选题

（2）在出现的新矛盾、新问题中选题

（3）在热门焦点上选题

（4）从冷门、盲点上选题

（5）从学科边缘和交叉学科上选题

（6）从意外中选题

（7）从实际工作中选题

三、教育研究的常见类型及方法

1、文献研究

文献研究法是教育研究中最基本的方法之一。所谓文献，是指记录已有知识的一切载体，是把知识用文字、图形、符号、音频、视频等手段记录下来的所有资料。

文献研究法就是对文献进行查阅、分析，并得出结论的一种研究方法。

一般步骤：

（1）确定研究问题，拟定研究计划

（2）收集和评价文献资料

收集文献资料是进行文献研究的前提条件，文献资料的全面性、准确性、可靠性，直接影响到文献研究的结果。收集文献时，尽可能使用第一手资料。

文献研究不等于文献收集，必须对文献资料进行评价，判断文献的真实性、可靠性。

（“麻辣烫事件” ）

（3）综合分析文献内容

例如：这些文献之间是否存在矛盾？已有的文献主要集中在哪些方面？是否还有研究的薄弱环节？这些文献预示着以后的研究会向哪些方向发展？等等。

（4）形成研究结论

2、调查研究

调查研究是教育研究中广泛采用的一种研究方法，常见的形式有问卷调查和访谈调查。

（1）问卷调查

问卷调查是利用问卷来收集信息并加以分析的一种研究方法。调查问卷的内容主要包括：指导语、调查对象基本信息、调查问题。

①指导语

指导语的主要作用是向调查对象介绍问卷，并鼓励他们作答。

一般要求：

文字简洁明了；能说明作答的重要性；不能有任何可能会引起调查对象怀疑的内容；能说明如何完成调查问卷。

例：各位同学：

下面这份问卷仅用于教学研究，与大家的学习成绩无关，因此请大家根据自己的实际情况如实填写。问卷中用1、2、3……表示的是题号，用（1）、（2）、（3）……表示的是选择项号，请大家把与自己实际情况相符的选择项号，填到各题后面的横线上，不要漏做。谢谢合作！

②调查对象基本信息

如：单位（学校、班级等）、性别、年龄等。

③调查问题

常用的题型有选择、填空和开放题。

基本原则：

●问题与研究内容要直接相关。

●题目不能有歧义，能够让调查对象准确理解题目的含义。

●一个题目中最好只包含一个问题。

例：对于小学科学的教学，你赞同布置随堂练习、课外作业和预习吗？（  ）

A赞同    B不赞同

●问题要注意隐秘性。

●避免使用导向性的问题。

如：“你认为严守纪律有助于形成好的品德吗？”

●避免使用那些可能对答题者造成心理压力的问题。

“你觉得你们的班主任正直吗？”

“你有没有参加违法活动？”

●尽可能使用柔和而不是生硬的词语，以免引起反感。

如：“你认为自己的教学方法应该得到纠正吗？”

●题目宜短不宜长，宜简单不宜复杂。题目数量不要太多。

●题目的选择答案应该是可以穷尽的，避免让调查对象选择不愿意选的答案。

●填空题的作答不能太复杂，开放题不要放在问卷靠前的位置。

（2）访谈调查

①访谈之前要做好充分的准备。

主要是要设计好访谈的题目。每个问题中最好能事先准备一些简单的提示。

②访谈的措辞要视访谈对象的不同而有所差异。

③访谈时要作好记录。（主要是录音 ）

④要对访谈结果进行归类分析。

⑤访谈应在和谐的气氛中进行。

⑥访谈时不能有倾向性的暗示。

语言上的倾向性暗示

动作和表情上的倾向性暗示

3、实验研究和准实验研究

实验是在严格控制变量的情境中对研究对象进行研究的活动。在实验中，既有自变量，又有因变量。自变量是由实验者控制，并对因变量发生影响的变量；因变量则是由于自变量的变化而发生变化的量。

例如，“科学教学中渗透科学史教育对中（小）学生科学精神的培养”这一课题。

在教育研究的实验中，经常会使用对照实验。在进行对照实验时，要注意两点：第一，除了用于比较的因素外，其他因素必须加以严格控制，并尽量趋于相同；第二，要注意消除实验中的系统误差，这需要采取随机方法抽取样本，并运用数理统计的方法来做出显著性检验。

但是在教育研究中，有时候很难做到完全随机，在设置对照组和实验组的时候，经常会采用原始的班级作为分组的依据。这样的研究属于“准实验研究”。 

讲座主题：科学教育研究的新取向

主讲人：蔡铁权（浙江师范大学课程与教学研究所）

时间：2010年7月12日下午

主要内容

笔记备注

主要内容

HPS与科学教育

STS教育与科学教育

SSI教学与科学教育

科学教育与人文教育

科学教学研究的新取向

一、HPS与科学教育

科学哲学观点的变化对科学教育的影响

科学史在基础教育中的角色

从科学社会学认识科学教育

一、HPS与科学教育

科学哲学观点的变化对科学教育的影响

1.具备丰富的背景知识，有充分的心理准备，专注于某一个问题的思考，才可能抓住偶然的机遇，“机遇偏爱有准备的头脑。”

2.从库恩的理论，我们可以知道，科学发现与科学创造是复杂地纠缠在一起的，难以区分。即如果没有概念的创造、理论的创新或范式的更新，“事实”与“现象”不可能有新的意义。所以科学发现并不是一种立即、确切、戏剧性的单一事件，而是一种缓慢、连续、比想象中更长期的历程。

3.科学发现必须以科学创造为前提因此，不是机械性的历程，也不是形式逻辑的运算历程，没有一种“发现的逻辑”可以保证某个研究路线终会得到一个答案。

一、HPS与科学教育

科学哲学观点的变化对科学教育的影响

4.新范式不断地开疆辟土，内涵的丰富性逐渐达到饱和，新范式终于变成了旧范式，创造性就会降低。这时，如果仍然强烈地依赖旧范式，视野就会受到束缚，提出问题与解决问题的方向都无法突破，并且对很多不符预期的异常现象也会视而不见，这时范式抑制了创造。

5.波普尔认为创造思维与批判思维两者相容，甚至认为批判思维能激励创造思维。库恩认为发散思维与收敛思维之间应该维持一种必要的张力。但是，费耶阿本德只强调多元，强烈主张科学理论的增长与科学方法的多元性。

6.科学哲学在科学教学中的融合，不是简单对形式的追求。

一、HPS与科学教育

科学哲学观点的变化对科学教育的影响

7.学生欲改变他自己日常概念成为正确的科学概念时，常遇到许多困难，他们这种历程就像科学史上旧概念范式改变为新概念范式时一样，均遭遇许多困难。学生所树立的科学观是否正

确与科学知识的多少并不成正比，没有对这方面的自觉认识，即使掌握了较多的科学知识，其科学观仍然可能是陈旧的和错误的，科学素养也不可能提高。

8.霍德逊(D.Hodson)指出，现在最急迫的需要，是以目前科学哲学的观点重新考量科学课程知识论的基础。只靠一种学习经验就可以得到多种的预期效果的这种假定是一个草率的想法。

一、HPS与科学教育

科学哲学观点的变化对科学教育的影响

霍德逊建议:

①事实的和理论的知识的获得;

②严格地审查支持或反对理论的证据和理由；

③练习使用理论来解释现象;

④使用理论来预测;

⑤实验技能和技术的获得;

⑥考验各个理论的预测和结果;

⑦设计考验假说或讲解理论的实验;

⑧形成假说;

⑨以逻辑批评的方法来考验假说(内在一致性;和其他现存理论的一致性);

⑩进行实验以考验假说

11体认和科学有关的社会一历史一经济的问题和应用

一、HPS与科学教育

科学哲学观点的变化对科学教育的影响

9.科学教育如果导致了学生对科学与科学家的崇敬演变成盲从盲信，则将会为“科学主义”的盛行提供合适的土壤。

及时吸取当代科学哲学的研究成果，融入我国的科学教育，应该引起科学教育研究者和一线科学教育教师的深切关注。在我国教师教育的各个阶段，必须做出相应的考虑，以逐步提高我国科学教师的科学哲学素养，提高对科学本质、科学教育本质的认识水平。这样，我国的科学教育才会出现一个全新的面貌，科学教育改革才会得到有效的推进。

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

1.理解科学本质

美国库勒（W.Cooley） 和克劳普法（L.Klopfer）

美国科学促进会（AAAS）

美国科学史家乔治·萨顿(George Sarton)

美国的小摩里斯·N·李克特（Maurice N．Richter，Jr）

社会学家贝尔纳（J.D.Bernal）

麦克康马斯（W.F.McComas）

美国著名学者里德曼（N.G. Lederman）

一般共识

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

1.理解科学本质

①只是通过教科书学习科学，学生对科学往往持有一种非历史  的观点，认为科学的理论是万古不变的永恒真理。

②科学史同时展现出科学发展进化的及革命性的特性。学生单纯地学习教科书，会误认为知识是一种常态的、线性累积的过程。

③观察渗透理论。观察不是客观的、中性的，原有的信念、价值观、已有的知识和经验在很大程度上决定着他观察到了什么，又如何理解他所观察到的现象。

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

1.理解科学本质

④科学方法也和科学知识一样不是纯客观的，并不存在一种单一的万能的“科学方法”，科学方法是多元的、丰富的。

⑤在科学教学中，强调动手操作和实践能力，通常认为这是主要经由“归纳资料”的过程，这是一种实证论、经验论的观点。

⑥科学家是有创造力的。在科学历史上，伟大的科学家不仅增长人类的自然知识，也传承独立思考，追求自由的科学精神，传播在人类生活中相当宝贵的协作、友爱、同情和宽容精神。

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

2.建构科学知识

①以教师讲解或教科书写明的方式，权威地认为某事是真实的，尤其在以“定义”的方式呈现科学理论时，导致学生学习科学理论如同学习语言一般，只是记忆与复述。

②强调必须让学生了解科学学习是新旧范式的转变，包括概念及方法学的转变，惟有让学生了解这种转变，才能真正了解科学知识的建构本质。

③从认知历史分析法看，这种分析法是结合实际科学实践的案例研究，以认知科学的分析工具和理论去创造一个新的、范围广泛的理论，说明在科学中的概念结构如何建构和改变。

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

3.了解科学过程

——教育的重演理论

——一些科学教科书往往把科学研究的历程过于简化了。

当前基础教育课程改革强调学生的学习应经历过程，在体验、参与中学习。各种科学课程标准都要求让学习者通过探究去获取知识，就是要让学习者经历科学家研究科学的过程，了解科学知识形成的历史，从而达到真正理解科学知识。不但知道作为结果和结论形态的知识，而且懂得这样的结论是怎么来的，这正是提高科学素养，理解科学本质所不可缺少的内容。

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

4.掌握科学方法

——科学方法在科学教学中是一种渗透和融合，不是贴标签或强行说教，科学方法也随着科学技术的发展而不断发展，科学哲学的研究也将使我们重新认识科学方法的功能和科学方法的合理运用。

——布拉什（S. G. Brush）：今天科学史与科学哲学的研究，极大地瓦解了传统的科学形象，科学不再被仅仅看成是对客观事实的发现，“客观性”不再是科学发展中的唯一主题，传统教科书给出的“假说—演绎”方法论（理论应该与实验事实相符合），也被许多伟大的科学家亲口否认。爱因斯坦拒绝让实验“事实”动摇他的相对论的基本假设，而是以洛仑兹（H. A. Lorentz）的理论作支持。狄拉克（P. Dirac）则说：“一个理论家宁可要一个美的方程，也不要一个丑的但结果与实验数据更一致的方程。”

一、HPS与科学教育

科学史在基础教育中的角色

5.认识科学价值

①激发学生对科学的好奇心和求知欲。

②科学态度是现代公民的基本素质，是从事任何工作的基本条件。

③如何认识科学的价值，科学史揭示了科学技术被滥用或恶用的情况下，对社会、对人类所造成的危害，既要认识到科学技术与社会之间的复杂的相依关系（STS研究），也要正确地看待科学技术广泛应用后出现的负面效应，从而培养学生的社会责任感。

一、HPS与科学教育

从科学社会学认识科学教育

1. 科学社会学对每个人必不可少

2 .科学受社会影响

（1）科学的兴趣中心除了受科学的内在发展力量所决定外，还受 社会力量的决定。

（2）对科学成果的评价也不能完全只由科学共同体决定了，而是社会公众对某项科学发现的认可，可以改变科学家对此项发明的轻视态度。

（3）科学发展除了有自身的规律外，还会受社会制约，科学共同体并非是象牙塔，也不是世外桃源。

（4） SSI（Socioscientific Issues）教学

一、HPS与科学教育

从科学社会学认识科学教育

3. 科学是一种社会活动

（1）20世纪后期， “大科学”兴起，科学更趋向于是一种社会化的事业。

（2）随着科学变得日益制度化，它与其他社会制度的关系也变得更加密切了。

4 .科学是一种文化过程

（1）科学在发展的过程中，科学家在做出他们的巨大的发现时，又不可避免地受到时代文化和观念的影响。

（2）科学文化与人文文化。

（3） “科学大战”。

二、STS教育与科学教育

主要内容：

STS教育的内涵与特征

STS教育的目标与内容

STS教育在科学教育中的实施

二、STS教育与科学教育

STS教育的内涵与特征

STS教育的内涵

美国科学教师协会（NSTA）认为STS教育是在人类经验范围内的科学的教学和学习。

亚格尔（R.E.Yager）把STS看成是科学教育的核心；

克鲁姆哈特（R.Kromhout）和古德（R.Good）将STS教育看成是激发学习科学动机的因素；

拜比（R.W.Bybee）认为STS教育是为学习知识、过程以及为达到职业目标提供了学习背景等。

STS教育的产生和发展并不只是对某些具体的科学教育策略进行调整和改革，它追求的是科学教育范式的整体变革，而且这种变革的依据就在于整个人类文化的转变。STS教育不仅将人类文化的总体战略具体化到科学教育领域，而且用这种文化战略的意图和理念指导科学教育的具体改革行动。因此可以认为，即使是最专门的科学知识，也能够把它恰当地理解为特定社会背景下的人类活动的特定产物，即可以理解为一种特定的文化形态。

二、STS教育与科学教育

STS教育的目标与内容

STS教育的目标

STS教育的目标概括地说就是培养全体公民具有科学技术素养，即能够：

理解基本科学技术术语和概念；

了解科学的本质，理解科学研究的过程和方法；

能全面和正确地看待现代科学技术的正面效能和负面影响，真正理解科学、技术和社会的相关关系；

在日常生活中应用科学知识；

对事物有科学的态度以及对科学有兴趣，特别是要促进新一代公民全面发展。

STS教育指的是在现实的技术和社会背景下进行的科学教育活动，其基本意图是把学生对于自然界的理解（科学）与人造世界（技术）和他们的日常生活经验（社会）结合起来，引导他们正确地认识科学、技术和社会的关系。

STS教育的目标与内容

STS教育的内容

   在我国中学科学教育中，科学、技术与社会的教育内容包括3个主题：科学技术史；技术设计；当代STS重大课题。具体为：了解科学与技术的发展；了解科学与技术之间的互动关系；了解科学与社会之间的互动关系；了解技术与社会之间的互动关系；了解技术设计的过程；认识科学技术对社会发展的影响，了解科学技术是生产力；初步形成可持续发展的意识。科学、技术与社会的关系落实在科学课程中，是通过渗透到物质科学、生命科学和地球、宇宙和空间领域的教学过程之中实现的，其具体途径是：将科学与技术、科学技术与社会联系在一起；将人、自然与社会有机关联在一起；将科学精神和人文精神紧密地结合起来。

STS教育的目标与内容

STS教育的实施主要有以下三种方式：

渗透型

独立型

活动型

STS教育的教学策略

问题探究法

问题讨论法

技术设计法

角色扮演法

运用科学史

STS教育与科学教育

STS教育的内涵与特征

STS教育的特征

多元性

开放性

综合性

交叉性

互动性

人本性

STS教育与科学教育

定义：所谓社会性科学议题，是指因科学技术的发展与应用，而对社会产生冲击和影响的议题。它对社会所带来的影响具有争议性，其引发争议的原因来自人们彼此间对该议题所持立场不同而导致价值上的冲突。

SSI教学的意义

SSI教学提供了一种境脉（context），可以让学生以自己的生活经验为基础，运用争辩（controversy）的方式，促进学生从事非形式推理（informal reasoning），从而发展个人的决策能力、道德性。在这种过程中，丰富了课程，也提供了学生探讨议题各个层面的机会，学习包容各种不同的意见，帮助发展学生的社会责任感。当学生运用各种已有的科学知识去讨论所面临的问题时，当学生在探究解决各种形形式式的议题时，需要不断地提出假设、收集证据，不断地进行相互驳议、争辩，需要相互沟通和互动，需要反思和修正，需要从中学会分享和合作等。

SSI教学中的非形式推理

科学教学中的大部分推理都需要应用非形式推理，非形式推理是批判性思维的核心内容，学生对复杂问题的论证（argument）源于非形式推理。科学教学中运用社会性科学议题，可以培养学生的非形式推理能力和信息评价能力，增强对科学本质的理解，促进学生道德观念的发展和对科学知识的学习。非形式推理有利于培养学生的非逻辑思维，包括直觉、灵感、想像等思维形式，而这些思维形式是创造性思维的精华，也是创造性思维中最为活跃的部分。因此，社会性科学议题有利于培养学生的质疑态度，发现问题和提出问题的能力，有利于培养学生的创造能力。

超越STS教育

STS教育在涉及到认识论基础、道德和伦理发展、学习科学的情感方面等明显地失去了作用，SSI却特别地把这些个体学习的基本方面作为目标。STS教育使人们确信科学、技术与社会并不是彼此孤立的，但却没有提供强调知识固有的个人本质和关于科学信念的一种宗旨。通过强调学生道德的、伦理的、情感的和认识论的发展，SSI教学提供了一种对科学知识的发展做出贡献的各种力量相联合的连接点。SSI教学不但可以体现STS教育所能具有的教育功能，而且实现了对STS教育的超越。

SSI教学对我国传统的科学教育必将形成有力的冲击，它对培养具有科学素养，又具有能倾听多元话语并做出决策的能力，有强烈的社会责任感的公民，具有不可替代的作用。SSI教学能使学生养成有证据地（而不是想当然地）思考问题，有理智地（而不是随意地）处理问题，民主地（而不是武断地）对待不同的意见，综合地（而不是单一地从某一学科或某一视角）看待问题。从这样的认识看，SSI教学可以针砭我国传统的科学教育，纠其偏颇，同时，也彰显出SSI教学在我国科学教育中应用的价值。

四、科学教育与人文教育

主要内容：

科学教育与人文教育发展的历史考察

科学教育与人文教育的融合

科学教育与人文教育发展的历史考察：

古典人文教育的盛行与科学教育的产生

古典人文教育经过中世纪这一否定环节后，到文艺复兴得以“再生”（Rebirth）

14世纪文艺复兴运动的兴起推动了自然科学的发展，使科学教育开始进入了萌芽状态。

科学教育与人文教育发展的历史考察：

科学教育正式地位的确立及对人文教育的冲击

自然科学课程的上升

科学教育制度的形成

人文教育的衰落与抗争

科学教育与人文教育发展的历史考察：

科学教育与人文教育相互牵制

科学教育的发展

古典文科教育运动

科学教育与人文教育发展的历史考察：

现代人文教育对科学教育的反击和二者的融合

20世纪50年代，人类进入了第三次科学技术革命时代。

20世纪末，科学教育与人文教育终于从相互排斥走向了相互融合，产生了科学人文主义。

20世纪八九十年代以来，各国纷纷开始以科学人文主义思想为导向，重视科学素养的培养

科学教育与人文教育的融合：

科学教育与人文教育融合的必然

科学教育与人文教育内在的一致性：融合的客观基础

人的发展：融合的内在要求

社会的发展：融合的外在需求

科学教育与人文教育的融合：

科学教育与人文教育融合的趋势

自然科学与人文科学的汇流

科学方法与人文方法的互补

五、科学教学研究的新取向

  科学教育的主要领域：

1.概念发展的研究采取定性与定量相结合的研究思路

自从20世纪50年代以来,关于儿童科学概念的发展研究不断涌现,研究主题几乎涉及到科学的各个领域,包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理、生物等。

对20世纪90年代以来国际上一些主要的科学概念发展研究的分析可以看出,研究者采用问卷、访谈、测验、Demonstration技术、任务施测技术等定性与定量相结合的研究思路,对儿童青少年单一科学概念的发展进行了全面的研究,使人们对学生的概念表征以及相异概念有了较为系统的了解,为科学概念的教学提供了依据。

利用定性与定量相结合,识别学生的错误概念和概念表征,是20世纪90年代以来科学概念发展研究的主要趋势。

2. 概念转变的研究强调影响因素及教学策略

概念转变模型也遭到了一些批评:

(1)除了看到概念内容的改变外,还要看到学生认识方法的改变。Gil &Carroscosa发现,学生的错误概念往往是与他们的认识世界的直觉经验方法相联系的。

(2)概念转变除受认知影响外,还受动机、态度的影响。Dreyfus等在教学实验中发现,学生积极的态度、较高的责任感对概念转变很重要,对知识漠不关心的学生很难产生认知冲突;另外,不成功的学生由于消极的自我印象、过高的焦虑或消极的态度等,也会妨碍认知冲突的产生。

(3)不要过于强调儿童日常经验中的核心信念对具体概念转变的限制,概念转变常常并不是随核心信念的改变而整个地改头换面,而是一个一个地进行的。

(4)概念转变并不一定是一步完成,它是一个渐进的过程,有时两种概念同时存在和使用,或者是把原有概念和科学概念结合成新的混合概念。

2. 概念转变的研究强调影响因素及教学策略

为了使学生的前概念能够顺利的转变为科学概念,研究者在教学中采用了多种教学策略：

Bryce&MacMillan调查了21位15岁的学生对于重量、作用力等的前概念,并运用类比的教学方法转变其错误概念,发现类比教学比讲授教学更有效。

Savinainen, Scott&Viiri也利用类比进行了牛顿第三定律的概念转变教学研究。

Niaz运用了教学实验使学生转变对电化学的错误认识。

She利用双情境学习模式有效的转变了学生对热传递的错误概念。

Tsai运用认知冲突来改变学生对简单电路的错误认识。

3. 概念图的研究重视技术提高与教学应用

20世纪80年代以来,概念图有如下发展趋势:

第一,概念图的功能由最初的评价工具发展到教学技能、教学策略。概念图理论提出的早期,研究者主要把概念图作为一种评价工具,目的是为了测定学习者已有的知识的结构,以及检验学习者的有意义学习的情况。20世纪90年代以来,研究主要集中在把概念图作为一种教学技能和教学策略上,大量的研究充分的证实了概念图的效果;

第二,概念图的研究领域由科学学科扩展到其他学科和领域。早期的研究主要是集中在生物、物理和化学科中,但是, 20世纪80年代以来,研究很快就突破了科学学科范围而被广泛应用到文学、阅读、生态学、计算机辅助教学、地球科学、数学等其他学科;

第三,图式开发技术日新月异,从手工绘制到使用电脑软件和网络技术。早期的概念图主要依靠手工绘制,随着计算机及其技术的普及,可以使用计算机软件进行编制,现在已经开发出了许多计算机绘制概念图软件;

第四,从个人编制到合作编制概念图,体现合作化学习特点。最初的概念图一般都是由个人独立完成,并作为一种评价个人知识结构的工具,但是现在作为一种学习工具和教学工具的概念图越来越多的强调合作完成。

4.科学素养的研究强调对科学本质的理解

在最近的研究中,研究者开始关注学生和教师对科学本质的理解。研究者普遍认为,科学知识是人类共同创造的财富,是人类社会赖以存在、继承和发展的重要资源,是推动社会生产力和科学技术发展的重要因素。

在科学教育领域,科学知识是培养学生智力、发展学生能力的实体因素,而学生对科学知识本质的认识,则从一个侧面反应了他们对科学的态度和看法(即科学观),学生对科学及科学知识本质的理解是构成科学素养的重要成份;教师对科学本质的理解影响学生对科学本质的理解,教师科学素养的提高是学生科学素养提高的前提。

5.科学阅读

有关科学史的阅读，有助于学生科学本质观的发展

科学阅读，有助于儿童科学概念的掌握

科学阅读的三种交互因素

科学教育中的科学阅读策略

6．科学写作

科学写作的类型

科学写作的组成元素

科学写作在科学教育中的作用

科学写作的实施策略

7. 科学读写模式

（1）IDEAS科学读写模式实施的三种先存知识

内容知识（content knowledge）

结构知识（structural knowledge）

过程知识（process knowledge）

（2）IDEAS科学读写模式的学习活动结构、顺序及评价方式

六种学习活动

8.科学教师的研究集中于对教师知识的研究

20世纪80年代末期以来,对科学教师的研究已经从观察行为和教学技巧转移到对教师知识和观念的研究。

20世纪90年代初,对教师的实践知识或技能的研究有所增加。Shulman (1986)提出了教学法知识的概念(PCK)。

对教师的教学法知识的研究表明,熟悉特定的课题并与教学经验相结合,对教学法知识有积极的影响。尽管有经验的教师与新教师在教同一门课程时,具有相似的学科知识,但他们的教学法知识可能有很大的区别,这种区别表象在课堂教学实践中具有不同的教学策略。教师的策略性知识包括思维导向策略、知识同化策略和过程监控策略。

9.科学推理的研究更加系统和深入

科学推理的基本内涵包括:第一,科学推理是个体思维能力发展到一定水平之后具有的推理类型;第二,在个体进行科学推理时一般采用的推理类型是归纳推理和演绎推理;第三,个体应用科学推理进行假设检验或问题解决。

科学推理发展研究结论包括：第一,大多数初中生,甚至是部分高中生乃至大学生,其科学推理发展水平都不高,没有达到皮亚杰理论中形式操作阶段的水平;第二,.不同科学推理类型之间发展不平衡,学生相关推理和概率推理的发展相对滞后,有的研究还表明学生在守恒推理的发展上也遇到了困难;第三,有关性别对科学推理发展水平影响的结论尚不一致;第四,科学推理能力与学习成绩等因素呈现一定程度的相关;第五,科学推理能力的发展随着年龄的变化呈现非线性发展趋势,在从儿童到成人的发展过程中,科学推理有一个或几个突变期。人们从不同方面研究了科学推理的影响因素,主要包括知识、信息加工能力、认知风格、年龄、智商、文化背景、社会经济地位、民族、个体的能力、个性因素等。

讲座主题：不同时代的物理学知识

主讲人：程燕平

时间：2010年7月13日上午

主要内容

笔记备注

不同时代的物理学知识

古代物理学时期

近代物理学时期

现代物理学时期

托马斯·S·库恩的困惑：

亚里士多德是一个伟大的思想家吗？

一个漏洞百出的运动理论，怎么可能有那么多后继者？

作为一个“全才”，亚里士多德为什么一遇到运动问题就一败涂地？

亚里士多德的三段论：

人都是要死的，

苏格拉底是人，

所以，苏格拉底是要死的。

在一个炎热而又难忘的夏日，库恩茅塞顿开。在这个基础上，库恩的工作导致了思想史上的一场革命。

结论：

以伽利略、笛卡尔为代表的近代科学先驱；

误读了亚里士多德；

并且创造了这种误读的方式。

在阅读重要思想家的著作时，一定要找出其中明显的荒谬之处；

然后，问问你自己：一位神志清醒的人怎么会写出这样的东西！

亚里士多德时代的物理学家与牛顿时代的物理学家好像生活在两个不同的世界一样。（库恩）

科学革命的内涵……

库恩因此成为科学哲学“历史主义”流派的唯一领袖；

被收入《20世纪著名思想家辞典》；

其代表作《科学革命的结构》风靡全球。

当人们因为科学发现问题而争论不休时，库恩的观点总是被用来做最后的裁决。

“如果你无法确定哪一个是正确的，那就问库恩吧！”

正是库恩提供了不同时代物理学的“分界线”。

古代物理学时期

圣贤

象牙塔里的科学

学者传统

“不懂数学者不得入内！”

（柏拉图宣言）

“吾爱吾师，吾更爱真理！”

（亚里士多德的表白）

科学精神的诞生以及登峰造极是“柏拉图学园”最杰出的成就，因为该学园营造了有史以来最重要的学术氛围，并且培养了包括亚里士多德在内的一大批人才。

亚里士多德树立了物理学的第一个丰碑：创建了古希腊物理学。

希腊人既没有留下造福于后人的伟大工程，也没有作出什么杰出的技术发明；

但是，在人类思想史上，希腊思想具有至高无上的地位；

因为希腊人开启了科学，希腊人创造了科学精神。

随着时间的推移，人类历史上曾经大放异彩的各个文明相继陨落；

（玛雅文明，巴比伦文明早已成为历史古迹。）

但是，科学精神永不衰落。

亚里士多德：欧洲古代知识的集大成者。他的学识和著述涉及哲学、逻辑学、天文学、气象学、生物学、修辞学和文学等领域。他在科学史上的最大功绩在于他开始从对自然界的观察中去寻求对自然的认识，并以此为依据在分类的基础上进行概括，从而开创了一个全新的知识体系。

泰勒斯 ：以泰勒斯为首的万物本原学派(即“爱奥尼亚学派“)开创了西方历史上摈弃神话传说，用自然物来说明世界的先河。自那以后，探讨万物本原便成了古希腊自然哲学的主要课题之一。

柏拉图：柏拉图及其学派把数学概念的抽象化定义这一具有历史意义的工作大大地向前推进了一步。他们不仅把数学概念和现实中相应的实体区分开来，并把它和在讨论中用以代表它们的几何图形严格地分开。柏拉图是从理念论的角度去探讨数学概念的含义的，是将数学对象置于现实对象与理念之间的，数学对象因其常驻不变而区别于现实对象，又因其可能有許多同类对象而区别于理念。

欧几里得：集前人几何知识之大成。他从不证自明的公理出发，经过严密的演绎逻辑的推理，把初等几何知识组织成了一个严密的理论体系。他的《几何原本》堪称全世界最杰出的教科书，被誉为“希腊理智最完美的纪念碑之一”。

近代物理学时期

绅士

两种传统的碰撞与融合

在牛顿时代，实验物理学与理论物理学几乎是齐驾并驱的；

要营造这种局面，必须在科学方法方面实现重大突破。

培根，科学方法论的创始人之一。提倡观察、实验、经验、归纳、总结、分析、发现真理、验证真理的思想方法。强调工艺与学术两大传统的渗透。提出“知识就是力量”的口号。

培根：知识就是力量

笛卡尔，科学方法论的创始人之一。

笛卡尔从理性直觉出发，强调演绎法和数学方法的应用，弥补了培根轻视数学演绎法的不足。

他的名著《方法论》和《哲学原理》对后世科学家和科学研究都产生了很大的启发和影响。

笛卡尔：我思故我在

牛顿

发现了万有引力定律——天体的运动规律；

发现了物体运动三定律——世界万物的运动规律；

发明了微积分——数学在物理学中得到了最完美的应用。

现代物理学时期

英雄辈出的时代

大科学的挑战

怪人